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Bezeichnung: Treppenstufenbolzenverbindung
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Beschreibung: Die Erfindung betrifft eine Treppenstufenbolzenverbindung
mit zwischen den Stufen, dem Podest oder Boden vorgesehenen Abstands- und Verbindungselementen,
die eine Zugstange und ein diese umgebendes höheneinstellbaresg aus ineinander schraubbaren
Teilen bestehendes Druckrohr mit großflächigen, mit dem Druckrohr fest verbundenen
Druckfläcbenteilen aufweisen.
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Für die vor vielen Jahren erfolgreich eingeführten Montagetreppen
ohne Setzstufen werden zweckmäßig zwischen den einzelnen Stufen und zwischen der
untersten Stufe und dem Boden und der obersten Stufe und der Decke oder dem Podest
Verbindungselemente vorgesehen. Diese sind in der Regel als zug- und druckfeste
Bolzenausbildungen gestaltet. Dazu hat man auch schon Zugstangen und Druckrohr verwendet.
Wegen der bei jedem Haus individuellen Abmessungen muß die Länge des Druckrohres
einstellbar sein. Bisher verwendet man für solche Stufenverbindungen aus mehreren
Teilen bestehende Schraubelemente, die in der Regel als Bolzen bezeichnet werden,
wobei die Verbindung zumeist sowohl zug- als auch druckfest ausgebildet ist. Solche
Verbindungssysteme sind beispielsweise in den deutschen Gebrauchsmustern 6 752 618,
6 750 173, 1 998 634, 7 238 093 und 77 33 030 behandelt.
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Wegen der hohen auftretenden Spannungen hat man für all diese Verbindungen
bisher Metalle,in der Regel sogar hochwertige Stähle verwendet. Nur bei der Übertragung
kleinerer Druckkräfte ohne Vorspannung hat man nach dem deutschen Gebrauchsmuster
6 750 173 schon Elötze aus Acrylglas oder anderen Kunststoffen oder Glas vorgeschlagen,
die jedoch in die Praxis wegen der vielfältigen Schwierigkeiten damit keinen Eingang
gefunden haben. Selbst für die großvolumigen, sogenannten Spindelelemente von Spindeltreppen
nach dem deutschen Patent 16 83 121 hat man für die Druckrohre Metallschraubteile
verwenden müssen. Obwohl aus dem Gebrauchsmuster 6 750 173 seit über 10 Jahren die
Anregung bekannt ist, Kunststoffe für Druckelemente zwischen Stufen zu verwenden
und auch genauso lange geeignete Kunststoffe zur Verfügung gestanden haben, hat
es die Fachwelt nicht vermocht, eine geeignete Lösung zu finden, obwohl wegen der
hohen Herstellkosten für die metallenen zug-. und druckfesten Verbindungselemente
ein großes Bedürfnis nach der Schaffung eines preisweSæn Treppenbolzenverbindungselementes
bestanden hat.
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Demgemäß ist die Aufgabe der Erfindung vor allem darin zu sehen, eine
Treppenstufenbolzenverbindung der eingangs genannten Art, die schnell montierbar
und für die auftretenden Dauerbelastungen geeignet ist, als Massenartikel preiswerter
und einfacher herzustellen Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Druckrohrdurchn
messer mindestens dreiviertel des Abstützflächendurchmessers beträgt und die Abstützflächenteile
einstückig an Druckrohrteilen angeformt sind und die Druckrohr teile mit ihren Abstützflächenteilen
aus einem glasfaserverstärktem spritzgegoßenem Kunststoff bestehen Während bei der
nur für die Überbrückung kleiner Treppenlauflängenteile konzipierten und gelegentlich
eingesetzten Lösung nach dem deutschen Gebrauchsmuster 77 33 030 aus Gründen der
Herstellungskosten relativ-kleine Metallrohre durch Schweißen oder einfaches Aufsetzen
mit relativ großen Drucktellern versehen wurden, sieht nun die Erfindung vor, daß
der Rohrdurchmesser des Eunststoffrohres so gro3,wie aus optischen Gründen vertretbar,gewählt
wird. Es hat sich erstaunlicherweise gezeigt, daß lange bekannte Kunststoffmaterialien
bei geeigneter Verarbeitung die notwendige Festigkeit aufweisen und auch der Lastwechselzahl,die
für eine sehr lange Lebensdauer anzusetzen ist, problemlos gewachsen sind, was die
Fachleute des Treppenbaus und der Zulassung für Bauteile bis zur meßtechnischen
Überprüfung des Erfindungsvorschlages nicht für möglich hielten.
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Da das Druckrohr nunmehr zwei-oder dreiteilig im Kunststoffspritzgußverfahren
hergestellt werden kann, ist es als Massenartikel außerordentlich preiswert, da
auf die spangebende Bearbeitung von Metallhalbzeugen verzichtet werden kann und
derzeit nur noch ein Gewindezugstab aus Stahl erforderlich erscheint. Der Einsatz
von Kunststoffen für das Druckelement hat auch den weiteren Vorteil, daß Korrosion
völlig vermieden ist
und selbst bei Oberflächenbeschädigungen wegen
der Durchfärbung des Matennls, die bisher einen großen Reparaturaufwand bedeutenden
Beanstandungen an das optische Bild hohe Anforderungen stellender Kunden nicht zu
befürchten sind. Die Druckrohrteile können auf einfache Weise den Farbwünschen der
Kunden und dem übrigen Aussehen der Treppe angepaßt werden.
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Die auffälligen glänzenden Metalloberflächen entfallen, können jedoch
bei besonderen Kundenwünschen durch aufgedampfte Schichten od. dgl. ebenfalls realisiert
werden.
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Unter den glasfaserverstärkten Kunststoffen kommen vor allem Polyamide
in Frage, die zwischen 25 % und 50 % Glasfasern von etwa 0,2 bis 0,4 mm Länge und
etwa 10 um Durchmesser enthalten. Nan hat bisher nicht erkannt, daß dieses seit
langem bekannte Material die notwendigen Verarbeitungs- und Dauergebrauchseigenschaften
für tragende hochbelastete Treppenbauteile hat.
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Bei seiner Verarbeitung ist darauf zu achten, daß die eingefärbten
Stoffe nicht zum unschönen Ablösen von Oberflächenschichten führen.
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Besonderns Trapezgewinde erfüllt die festigkeitsmäßigen, verarbeitungsmäßigen
und gebrauchsgünstigen Eigenschaften eines höheneinstellbaren Druckrohres.
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Da das Druckrohr äe nach Anordnung der Bolzenverbindung innerhalb
des Treppenlaufes unter Umständen auch unterschiedlichen Druckbeanspruchungen auf
seinen beiden Seiten und folglich einer gewissen Biegebeanspruchung unterworfen
ist, die aus den Torsionskräften in den Stufen herrührt, sollten die Zylinderwandteile
der Rohre mit den Abstützflächenteilen möglichst steif verbunden sein. Andererseits
ist auf einen möglichst großen Verstellbereich Wert zu legen. Da das Außengewindeteil,
über dessen Außendurchmesser die Gewindegänge überstehen, damit es problemlos tief
eingeschraubt werden kann, zwangsweise einen kleineren Durchmesser
als
das Innengewindeteil hat und Materialaufwand sowie Festigkeitseigenschaften unter
Berücksichtigung aller Faktoren optimiert werden müssen, siebt eine Weiterbildung
der Erfindung im Inneren zwischen Zylinderwand und Druckflächenwand des Außengewinderohrteiles
eingeformte radiale Rippen auf, deren innere Begrenzungsflächen schräg verlaufen
können. Durch entspre chende Gestaltung können sie zugleich als Einführt trichter
für den Zugstab gestaltet werden Im Druckflächenbereich wird zur Erzielung einer
ausreichend groben Druckfläche eine Ringrippe mit Querrippen zweck= mäßig vorgesehen.
Weitere vorteilhafte Erfindungsmerkmale gehen auch aus den übrigen Ansprüchen und
dem weiter unten- anhand der Figuren beschriebenen Ausfiihrungse beispiel hervor.
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Zur Stufenbolzenverbindung gehört auch eine gn Zugstab anspannende
Mutter. Diese bildet man zweckmäßig mit einer gleich großen Druckfläche aus wie
die Druckrohre. Eine solche Spannmutter kann besonders einfach und preiswert mit
einem Muttergehäuse gestaltet werden, welches ebenfalls aus gksfaserverstärktem
Polyamid besteht. Zweckmäßig wird ein metallisches Innengewinde teil eingespritzt.
Das Mutterngehäuse wird zweckmäßig hutförmig mit Verstärkungsrippen gestaltet, um
den Materialaufwand klein und die Stabilität groß zu halten Eine vollflächige Unterlegscheibe
aus gleitfähigem Material ermöglicht ein gutes Anspannen ohne Beschädigung der empfindlichen
Stufenobedlächen bzw ohne Zerreissen des dicht aufzubringenden Schutzüberzuges,
der bei Ver:zendung schon fertig oberflächenbehandelter Treppen als Baureppen besonders
sinnvoll ist. Mit bisherigen metallenen Unterlegscheiben und einfachen metallenen
Muttern hat es häufig Schwierigkeiten gegeben, die nun einfach zu vermeiden sind.
Die gleitfähige Unterlegscheibe kann aus Polyoxymethylen bestehen. Weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben
sich
auch aus den hier nicht behandelten Ansprüchen und dem nachfolgend anhand der Zeichnungen
gegebenen Beschreibungsteil.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der
Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 Die Schrägansicht eines schematisch dargestellten
Treppenlaufes zwischen Boden und Podest; Fig. 2 die Schrägansicht von unten mit
einem Teil eines gewendelten Treppenlaufes in einer Ecke zwischen zwei Wänden; Fig.
3 den Vertikalschnitt teilweise in Ansicht durch eine Treppenstufenbolzenverbindung;
Fig. 4 die Draufsicht auf das Innengewindeteil des Druckrohres der Treppenstufenbolzenverbindung
nach Fig. 3; Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 3 durch das Außengewindeteil
des Druckrohres; Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 in Fig. 3 durch die Hutmutter
der Treppenstufenbolzenverbindung nach Fig. 3.
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Die in Fig. 1 schematisch dargestellte-Treppe 10 ist zwischen dem
Boden 11 längs einer Wand 12 bis zum Podest 14 eingebaut. Die Wandverankerungen
und Abstandsbolzen im Wandbereich sind weggelassen. Sie können in üblicher Ausführung
unter Gestaltung der Treppenstufenbolzenverbindung nach der Erfindung ausgeführt
sein.
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Zwischen Boden und unterster Stufe sowie zwischen den Stufen und zwischen
der obersten Stufe des Laufes und
dem Podest sind Verbindungselemente
26 angedeutet Ihre Einzelheiten ergeben sich aus den Fig 3 bis 6 Hier ist ein gerader
Treppenlauf dargestellt, dessen Stufen 24 an der Wand gegen Verdrehung gesichert
befestigt werden. Die in der Figur erkennbaren freien Enden sind durch die Verbindungselemente
26 untereinander in Überlappungsbereichen jeweils zug- und druckfest miteinander
verbunden. Durch diese Konstruktion ergeben sich Torsionzkräfte in den Stufen, die
in bekannter Weise aufgenommc--n und abgetragen werden.
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Die Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines Treppenlaufes.
Dabei sind die Stufen 24 in Überlappungebereichen mit Verbindungselementen 26 zug-
und druckfest verbunden. Zusätzlich sind die Stufen hier beispielsweise an beliebigen
Stellen anbringbar durch iandaSker 30, deren Schenkel auch nach oben stehen könnens
an den Wanden 12 befestigt und auf der anderen Seite mit Hilfe der Klemmkonsolen
25 an Anklemmstäben 35 eines Gitters 22 in bekannter Weise befestigt. Für solche
Treppen eignet sich die neue Treppenstufenbolzenverbindung besonders. Sie eignet
sich jedoch auch für die freien Enden von Spindeltreppen oder für alle sonstigen
Treppenkonstruktionen,bei denen in Überlappungsbereichen zug-und druckfeste Verbindungen
zweier Stufen oder Verbindungen zu Boden, Podest oder Decke hergestellt werden sollen.
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Die Einzelheiten der Verbindung werden nachfolgend anhand der Fig.
3 bis 6 näher erläutert.
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Die Fig. 3 zeigt zwischen einer oberen Stufe 24.1 und einer unteren
Stufe 24.2 ein Verbindungselement 26 mit einer Zugstange 27, die als durchgehende
Gewindestange ausgebildet ist, und einem Druckrohr 28 sowie einer Spannmutter 29.
Die Zugstange 27 ist mit ihrem oberen Ende in eine metallene Gewindehülse eingeschraubt,
die ihrerseits in die aus Holz oder bolzähnlichen Werkstoffen
bestehende
Stufe 24.1 eingeschraubt ist. Auf das untere Ende der Zugstange 27 ist die Spannmutter
29 aufgeschraubt. Zwischen der Unterfläche 24.3 der oberen Stufe 24.1 und der oberen
Fläche 24.4 der unteren Stufe 24.2 ist das Druckrohr 28 eingespannt. Es besteht
aus einem oberen Innengewindeteil 28.1 und einem unteren Außengewindeteil 28.2,
die mit einem Trapezgewinde 28.3 versehen und höheneinstellbar ineinander geschraubt
sind. Unter der Unterfläche 24.5 der unteren Stufe 24.2 liegt eine leicht gleitfähige
Unterlegscheibe 32, die mit einem Zentrieransatz 32.1 versehen ist. Die Spannmutter
29 hat, wie Fig. 6 zeigt, ein eingespritztes metallenes Einlegeteil 33, welches
mit Ringnuten 33.1 ausgestattet ist und im Querschnitt, wie aus Fig. 6 ersichtlich,
Sechskantform aufweist. Die gesamte Mutter ist als Hutmutter gestaltet. Das metallene
Einlegeteil 33 ist, wie aus Fig. 6 ersichtlich, dünnwandig mit einem Mutterngehäuse
umspritzt, welches sich unten zu einem Krempenteil 34 erweitert. Dieser hat außen
eine Ringrippe 34.1, die über einstückig angeformte Radialrippen 34.5 mit einem
die Gewindeöffnung umgebenden inneren Ringdruckflächenteil 36 verbunden ist, so
daß sich die aus den Fig. 3 und 6 ersichtliche Form ergibt, die zwei ringförmige
Auflageflächen auf der durchgehenden Unterlegscheibe 32 ergeben. Innerhalb des inneren
Ringdruckflächenteiles 36 ist die Zentrierausnehmung für den Zentrieransatz 32.1
der Unterlegscheibe 32 gebildet.
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Die Unterlegscheibe 32 ist vorzugsweise aus Polyoxymethylen, einem
sehr gut gleitfähigen und hoch druckfesten Kunststoff im Spritzgußverfahren hergestellt.
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Es können auch andere Kunststoffe mit geeigneten Herstellungs-, Dauergebrauchs-
und Gleiteigenschaften verwendet werden. Das aus Kunststoff gebildete Gehäuse der
Spannmutter 29 ist aus mit 25 bis 50 % Glasfasern der vorn genannten Art verstärktem
Polyamid im Spritzgußverfahren in der ersichtlichen Form einstückig um das Metalleinlegeteil
33 hergestellt.
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Das zwischen den Stufen 24 eingespannte Druckrohr 28 hat einen oberen
Innengewindeteil 28,1, derg wie aus Fig. 3 ersichtlich, zylindrisch mit einer oberen
Druckwand 38 gestaltet ist. Sie ist eben ausgebildet und bildet die Druckfläche
39 mit dem Durchmesser 40.
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Dieser ist, wie ersichtlich, gleich dem 8ußendurcmesser des oberen
Innengewindeteiles 28.1. Die Drucwand 38 hat eine Zentralausnehmung 39 für die Zugstange
27 und hier beispielsweise vier gleichmäßig verteilte Herstellungsrückdrehausnehmungen
41 in die bei der Herstellung Bolzen eingrifen, die ein Abschrauben des Innengewindeteiles
28.1 von dem Gewindekern des Werkzeuges ermöglichen. Im übrigen ist das Trapezgewinde
28.3 bis zur Druckwand 38 ausgebildet, damit das Innengewindeteil 28.1 ganz hinein
geschraubt werden kann. Durchmesser 40 und Wandstärke des Innengewindeteiles sind
unter sehr genaues Berücksichtigung der maximal auftretenden Druckspannungen gewählt,
um das teure und schwierig zu verarbeitende Material optimal auszunutzen und den
Durchmesser 40 so gering wie möglich und sinnvoll zu halten.
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Das Außengewindeteil 28.2 erfordert naturgemäß einen geringeren Schaftdurchmesser
42. Er ist etwas kleiner als der Innendurchmesser des Gewindes. Damit gleiche Druckflächen
mit dem Durchmesser 40 auch auf der oberen Fläche 24.4 der unteren Stufe 24.2 für
die Ubertragung der Kräfte entstehen, ist das im Durchmesser 42 etwas dünnere Teil
mit einer Ringstützrippe 44 ausgestattet.
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Zwischen ihr und der unteren Druckwand 38.1 ist eine Ringnut 45 gebildet.
Zwischen der Druckwand 8,1 v und und der Ringstützrippe 44 sind jedoch die Ringnut
45 unterbrechende Radialrippen 46 ausgebildet, vor allem, um bei ungleichmäßigen
Kräften ein Abbiegen der Ringstützrippe 44 zu vermeiden. Um die untere Druckwand
78.1 mit der Zylinderwand 47 des Schaftes biegesteifer zu verbinden, sind im Innern
einstückig angeformte Innerippen 49 in der aus Fig. 5 ersichtlichen Zahl ausgebildet
und
unter gleichen Abständen radial angeordnet. Sie haben innere Begrenzungsflächen
50, die geneigt sind und die bis zu einer leicht konischen Zugstabausnehmung 51
reichen. So können sie als Einführflächen für den Zugstab 27 dienen. Sie dienen
vor--allem jedoch der Optimierung von Festigkeitsverhalten und Material aufwand
, bei der die Wandstärken des Außengewindeteiles geringfügig größer gewählt sind
als die Wandstärken des oberen, etwas größeren Innengewindeteiles. Beide Teile 28.1
und 28.2 des Druckrohres 28 sind aus einem glasfaserverstärktem Kunststoff im Spritzgußverfahren
hergestellt, wobei das Gewinde so gewählt ist, daß es die Eräfte-übertragen kann,
keine allzu großen Kerbspannungen entstehen und vor allem ein gut passendes ineinander
Schrauben ohne nennenswertes Spiel über die ganze Länge möglich ist. Als Werkstoff
eignet sich dafür vor allem ein Polyamid mit 25 bis 50 %, vorzugsweise etwa 50 %
Glasfaseranteil. Die Glasfasern sollten eine Länge von 0,2 bis 0,4 mm aufweisen
und einen Durchmesser von etwa 10 m haben. Mit einem solchen Material und geeigneter
Verarbeitung konnten die gewünschten-und notwendigen Dauerfestigkeiten erreicht
werden. In der praktischen Ausführung kann der Durchmesser der Druckfläche 40 dabei
etwa 50 mm betragen. Das Innengewindeteil 28.1 kann beispielsweise eine Länge von
80 mm haben, die Gewindelänge des Außengewindeteiles kann etwa 20 bis 25 mm betragen.
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Die Erfindung ist nicht auf die genaue Gestaltung des Ausführungsbeispieles
beschränkt, obwohl dieses sich als besonders zweckmäßig und optimal gestaltet für
mit weiteren Verankerungselementen ausgestattete Holzspanplatten-Treppen erwiesen
hat, beispielsweise können Rohrdurchmesser, Gewinde art, Rohrlängen und Ausbildungen
im Bereich der Druckwände den Wünschen des Benutzers entsprechend variiert werden.
Insbesondere kann man auch, wie für andere Druckrohre bereits bekannt, zwei InnengewinderohIteile
verwenden und ein
mittleres Außengewinderohrteil einschrauben Bin
solches Element ist vermutlich jedoch nicht so vielseitig ver wendbar wie das dargestellte.
Auch kann man die Gewindestange mit einer handelsüblichen Metallmutter und einer
Unterlegscheibe festspannen. Auch kann der Zugstab in anderer Weise in der jeweils
oberen Stufe befestigt werden und braucht nicht über die ganze Länge Gewinde zu
haben.